数控发展论文数控车床的应用.docx
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1、毕业设计(论文)任务书题目: 数控车床的应用 专业 数控技术 班 09-1班 学号 姓名 主要内容:1:数控车床简介2: 数控加工工艺3:数控车床发展背景4:数控车床在我国的发展形势5:数控车床的应用6:数控技术的未来基本要求: 1:重点突出2:观点鲜明3: 论据充分4:分析清晰5:逻辑性强6:设计计算说明书一本(不少于8000字)完 成 期 限: 指导教师签章: 2012年 月 日摘要近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上,而我国的机械
2、设备的数控化率不足20%,随着我国机制行业新技术的应用,我国世界制造业加工中心地位形成,数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺,再加上数控加工人员从业面非常广,可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作,所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求,而且人才市场上的这类人才储备并不大,企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难,以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。在各种招聘会上,数控专业人才更是企业热衷于
3、标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一,以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”,“年薪16万元招不到数控技工”的现象。据报载,我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面,原有技工年龄已大,中年技工为数不多,青年技工尚未成熟。在制造业,能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺, 据统计,目前,我国技术工人中,高级技工占3.5%,中级工占35%,初级工占60%。而发达国家技术工人中,高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。这表明,我们的高级技工在未来510年内仍会有大量的人才缺口。随着产业布局、产品结构的调整,就业结构也将发生变化。企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。
4、而借助国外的发展经验来看,当进入产业布局、产品结构调整时期,与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才,成为迫切要求。而对于数控加工专业,不仅要求从业人员有过硬的实践能力,更要掌握系统而扎实的机加理论知识。因此,既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才关键词:数控车床,数控加工,数控车床的应用。目录摘要第一章 1.1数控车床简介1 1.2数控车床发展背景2 1.3数控加工工艺3第二章 2.1数控车床节能改造4 2.2数控车床选用原则6 2.3数控车床的安装方法7 2.4数控车床的质量控制8第三章 3.1数控车床的使用条件9 3.2数控车床市
5、场. 11 3.2数控车床的成本.13 3.4我国数控车床现况15 3.5数控车床发展趋势17结论与展望21致谢23参考文献24第一章1.1数控车床简介数控车床、车削中心,是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔,机床就具有广泛的加工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件,可咨询:宁波众鑫数控机床厂。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能,并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。1.2数控车床发展背景数控车床又称为 CNC车床,即计算机数字控制车床,是目前国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床,约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电
6、气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。 数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。1.3数控加工工艺一般来说数控加工工艺主要包括的内容如下: (1) 选择并确定进行数控加工的零件及内容; (2) 对零件图纸进行数控加工的工艺分析; (3) 数控加工的工艺设计; (4) 对零件图纸的数学处理; (5
7、) 编写加工程序单; (6) 按程序单制作控制介质; (7) 程序的校验与修改; (8) 首件试加工与现场问题处理; (9) 数控加工工艺文件的定型与归档。 被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广,下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。 1、尺寸标注应符合数控加工的特点 在数控编程中,所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图上最好直接给出坐标尺寸,或尽量以同一基准引注尺寸。 2、几何要素的条件应完整、准确 在程序编制中,编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义,手工编程时
8、要计算出每个节点的坐标,无论哪一点不明确或不确定,编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略,常常出现参数不全或不清楚,如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时,一定要仔细,发现问题及时与设计人员联系。 3、定位基准可靠 在数控加工中,加工工序往往较集中,以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准,或在毛坯上增加一些工艺凸台。 4、统一几何类型或尺寸 零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸,这样可以减少换刀次数,还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称,便于利用数控机床的镜像加工功能来编程,以节省编程时间。
9、 第二章2.1数控车床节能改造数控车床在启动时,电机的电流会比额定高5-6倍的,不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电 量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较低或者较高的速度运行,因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的,而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。国内比较有名气变频器厂家有三.晶、英威腾等2.2数控车床选用原则1. 前期准备 确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量,拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备,合理选用数控车床的前提条件 满足典型零件的工艺要求 。
10、 典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求,即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 根据可靠性来选择,可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时,长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长,即使出了故障,短时间内能恢复,重新投入使用。选择结构合理、制造精良,并已批量生产的机床。一般,用户越多,数控系统的可靠性越高 2.机床附件及刀具选购 机床随机附件、备件及其供应能力、刀具,对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床,需仔细考虑刀具和附件的配套性。 3.注重控制系统的同一性
11、生产厂家一般选择同一厂商的产品,至少应选购同一厂商的控制系统,这给维修工作带来极大的便利。教学单位,由于需要学生见多识广,选用不同的系统,配备各种仿真软件是明智的选择。 4.根据性能价格比来选择 做到功能、精度不闲置、不浪费,不要选择和自己需要无关的功能。 5.机床的防护 需要时,机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。 在选择数控车床、车削中心时,应综合考虑上述各项原则。2.3数控车床安装方法1. 起吊和运输 机床的起吊和就位,应使用制造厂提供的专用起吊工具,不允许采用其他方法进行。不需要专用起吊工具,应采用钢丝绳按照说明书规定部位起吊和就位。 2.基础及位置 机床应安装在牢固的基
12、础上,位置应远离振源;避免阳光照射和热辐射;放置在干燥的地方,避免潮湿和气流的影响。机床附近若有振源,在基础四周必须设置防振沟。 3.机床的安装 机床放置于基础上,应在自由状态下找平,然后将地脚螺栓均匀地锁紧。对于普通机床,水平仪读数不超过0.04/1000mm,对于高精度的机床,水平仪不超过0.02/1000mm。在测量安装精度时,应在恒定温度下进行,测量工具需经一段定温时间后再使用。机床安装时应竭力避免使机床产生强迫变形的安装方法。机床安装时不应随便拆下机床的某些部件,部件的拆卸可能导致机床内应力的重要新分配,从而影响机床精度。 4. 试运转前的准备机床几何精度检验合格后,需要对整机进行清
13、理。用浸有清洗剂的棉布或绸布,不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。 仔细检查机床各部位是否按要求加了油,冷却箱中是否加足冷却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的部位。 检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常,各插装集成电路板是否到位。 通电启动集中润滑装轩,使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油。做好机床各部件动作前的一切准备。2.4数控车床的质量控制如果对所用的普通车床和长时间使用的车床不进行改造,仅购买新的数控车床,则会增加许多生产厂家设备方面的成本。所以生产厂家对普通车床
14、及长时间使用的车床进行数控化改造是必经之路。 由于进行数控化改造对于改造厂家来说,较杂又乱,但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题,在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。 普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造,新机改造是用户购买普通车床或普通光机(指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床),改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。第三章3.1数控车床的使用条件数控车床的正常使用必须满足如下
15、条件,机床所处位置的电源电压波动小,环境温度低于30摄示度,相对温度小于80%。 一. 机床位置环境要求机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响,避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源,则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性,将使电子元件接触不良,发生故障,影响机床的可靠性。 二. 电源要求一般数控车床安装在机加工车间,不仅环境温度变化大,使用条件差,而且各种机电设备多,致使电网波动大。因此,安装数控车床的位置,需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内,并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。 三. 温度条件数控车床的环境温度低于30摄示
16、度,相对温度小于80%。一般来说,数控电控箱内部设有排风扇或冷风机,以保持电子元件,特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低,并导致故障增多。温度和湿度的增高,灰尘增多会在集成电路板产生粘结,并导致短路。 四. 按说明书的规定使用机床用户在使用机床时,不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。 用户不能随意更换机床附件,如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时,充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配,甚至造成估计不到的事故。 使
17、用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力,都应在许用应力范围内,不允许任意提高。3.2数控车床市场中国是制造大国,国内数控车床市场很大。国内的数控车床生产商也都各有特点,竞争市场。这就形成了两种大概类型,一种是大型生产商,特点是质量好,价格贵;一种是小型生产商,特点是物美价廉。 随着中国的研发制造能力的不断提高,中国渐渐地从进口数控车床到出口,表明我国的数控业发展的强劲势头。3.3数控车床的成本机床的成本主要包括机械部件的成本和控制系统的成本。不同功能的机床,其机械部件的加工制造成本必然不同,比如说,用来加工航空部件的龙门,由于其加工对象具有细长的特点,需要机床本身的至少长度达到工件,这
18、样起极限原料及制造成本自然会提高。另外对于一些对精度要求较高的机床,其精密机械采购成本也会有额外的提高。如果有特殊的功能要求,需要增加满足要求的特殊部件,则增加了成本。 而控制系统的成本则完全是由机床的功能决定的。比如说机床设计用来加工固定的简单的轮廓和用来加工航空叶片所需要使用的系统的价钱完全不在一个档次上,另外,如果对机床加工的速度还有额外要求,那么就有可能需要采购更高转速的主轴电机或者电主轴,而进给电机则需要改用直线电机,这些都是提高成本的地方。 而有一些机床厂本身适应市场,提出了许多方便加工的功能。通过这些功能可以让客户提高生产效率,获得更大的利润。这样机床厂就可以在其成本的基础上再增
19、加额外的附加成本,客户也会欣然接受,而支付的。 一些小的机床厂生产的机床往往是由很少附加价值或者根本没有附加价值的,他们的价格基本上就是如实反映了机床硬件采购与加工的成本,只有一些国际大厂,他们通过在机床上增加更多人性的、方便的功能,才能在机床的销售价格中增加附加价值,并得到客户的认可也就是销售出去。 至于国内和国外机床厂的区别主要也就在这个附加价值的方面,国外机床大厂(也包括一些国内机床大厂)往往在产品中增加一些附加的,方便实用的功能来提高客户的工作效率;另外这些大厂的产品定位也非产明确。而反观国内一些小一些的厂家,产品系列缺乏规划性,而且附加值很小甚至没有。3.4我国数控车床现况目前,国家
20、制定了一些政策,鼓励国民使用国产数控机床,各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业,一个购买计划里,80是进口,国产机床满足不了需要。今后五年内,这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲,我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。近来随着中国的经济发展,也引起了世界一些主要机床厂商的注意,2000年,日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂,据说制造水平相当高,号称“智能化、网络化”工厂,和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司,德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。 3.5数控车床发展趋势数控机床以其卓
21、越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目,它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,成为先进制造技术中的一项核心技术。数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步提供了条件。当前,数控机床的发展主要体现为以下几方面:1 高速、高效机床向高速化方向发展,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。20 世纪90 年代以来,欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床,加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴,转速15000 100000r/min)、高速且高加/减速度的
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